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人们在设计流体动力系统时犯的9个愚蠢的错误

通过Josh轰鸣|2016年11月7日

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1+1=3是绿色黑板上的数学运算

1+1=3是绿色黑板上的数学运算

有时候哑巴是相对的。爱因斯坦笨是因为他把量子纠缠当作“幽灵般的超距作用”而不屑一顾吗?当然,他错了,因为两个纠缠在一起的亚原子粒子可以以相反的方向相互远离,持续100万年,当其中一个最终撞击到某个物体时,另一个也会立即受到影响。爱因斯坦的理论是,没有任何行为的速度可以超过光速,这使得量子纠缠不可能发生,但由于未知的原因,它起作用了。他错了。但他笨吗?几乎没有。

流体动力的世界上有很多笨蛋。部分原因是有太多未经训练的人员从事液压和气动系统的工作。就像后院的机械师从14岁开始就在小块上工作一样,几乎没有受过正规教育的农民和磨坊匠也在修理汽缸和更换部件。这不是他们的错,通常情况下,他们只是被招募到一个任务,因为他们是员工中最合适的候选人。

当工程师做一些愚蠢的事情时,就不那么令人接受了。坚实的数学和物理基础不仅应该让他们对应用程序的是非有直观的感觉,他们学习新领域的能力也应该超过一般的苦工。工程师也有更多的资源可以支配,如教科书和专业协会。尽管如此,就像任何修理或安装液压系统的人一样,工程师仍然在做一些愚蠢的事情。根据这个主题,我列出了人们在设计流体动力系统时最常犯的9个愚蠢错误。

9.混淆气缸的伸展和收缩力。一个气缸如果没有连接到你的设备上的杆,它将什么也做不了,它可以来回移动(除了气动无杆气缸,但那是另一回事)。气缸内的连杆与活塞相连,加压流体作用在活塞上使连杆移动。因为连杆必须附着在活塞的一边,所以它在那一边占据了表面积。气缸的杆侧只有一个甜甜圈的表面积,但活塞侧有整个冰球。由于面积的差异,圆柱体缩回所受的力小于伸展所受的力。

当设计师只使用活塞侧面积来计算需要相等推力和拉力的应用时,就会出现愚蠢的错误。更糟糕的是,我曾见过不止一位设计师计算只在张力(拉力)下工作的气缸的活塞侧面积。不用说,他们不知道圆筒为什么不动。根据杆的大小,圆柱体的收缩力最多是伸直力的一半,有时甚至更多。这意味着你的圆柱体可能会用十吨的力推动而只用五吨的力收缩。除非你准备让你的系统压力加倍(很少有选择),否则不要犯这个错误。

8.混淆了压力和流量。这是新手设计师常犯的错误。他们需要更大的力量——举起更大的负荷——他们会觉得需要更大的泵。有些人认为,一个更小的泵可以让他们在保持输入马力的同时轻微提高压力,这是违反直觉的。这将有助于倾向于机械的人把泵想象成一个链轮。通过减少驱动齿轮上的齿(泵排量),输出齿轮(液压执行机构)将有更大的力,但移动更慢。

当设计师混淆了阀门的压力和流量时,情况就更糟了。如果你在系统中添加一个内联流量控制装置并将其阻塞,上游压力将会上升。可以看出这是如何让他们相信自己在调节压力的。相反,如果你在控制电机的子电路中放一个安全阀,例如,它会产生反压力,因为它是工作负载的附加负载。这可能导致系统安全阀开始向储罐倾倒液体,导致操作人员误以为他们操作的是一个计量阀。我不能强调理解压力和流量之间的关系有多重要;掌握它。

7.水库的规模太小。这是设计师可能会犯或不会犯的常见错误,这取决于他们对愚蠢错误9的理解程度。尽管储层体积应该足够大,以帮助冷却、污染物沉降、曝气去除等,但如果储层尺寸不适合气瓶,可能会发生灾难性的损坏。

当钢瓶延伸时,必须有等于整个瓶盖大小空间的流体体积来填充钢瓶。有些场合,在延伸时没有麻烦,特别是当缸杆直径较小时。直径较小的抽油杆在油缸抽油杆侧所占的体积很小,因此大量的流体从抽油杆侧的端口流回油箱,在那里它取代了用来填充盖侧的体积。

然而,当有一个大孔筒和一个大杆时,随着筒体的延伸,重新进入储层的杆尺寸上的体积非常小。如果你完全忽略了数学计算,你就有可能将储层容积降低到泵吸入管以下的水平。在最好的情况下,一个没有入口流体的泵将无法泵出,但更有可能首先发生空化,造成潜在的灾难性损害。

6.低估过滤要求。如果你喜欢支持你当地的液压修理店,请忽略这一条。但如果你是一个设计师,觉得一个小的旋转纸过滤器组件是适合保护你的活塞泵供应电路,也许你应该三思。

纸滤芯是一个糟糕的选择,即使是一个原木分离器。它们效率极低,积污能力差,还会吸水,缩短寿命。这里最好的情况是,如果您处于维护的顶端,那么您每个月都要更换过滤器元素。最糟糕的情况是,便宜的过滤器在第一个月就进入了旁路,而操作人员甚至没有注意到,使流体变得肮脏,因为它会慢慢破坏系统中的其他组件。

只运行绝对额定合成滤芯是值得投资的,在组件中具有高流量外壳和旁路指示器。高质量的过滤材料在去除颗粒方面要有效得多,而且在需要更换之前,实际上可以容纳更多的脏东西。据观察,高质量的过滤实际上延长了过滤器的寿命,因为它们防止液体作为研磨化合物,进一步加剧污染水平。

5.不注意圆柱的强度限制。这是为初学者和高级设计师设计的,他们都可能犯这个错误。圆柱体的柱强度是杆的直径,长度和安装配置的圆柱体和杆附件的函数。我喜欢使用一个扩展的轻拍测量的例子,它在自身重量下轻微弯曲。但当你把它伸展到自由空气中,接触到几乎任何东西都会导致它弯曲。同样的情况也可以发生在长行程,较小的杆气缸与枢轴安装。

如果你从信誉良好的制造商那里购买钢瓶,他们会为你提供针对给定孔、行程和杆尺寸所需的保护类型的输入,并推荐停止管、超大杆或压力限制,或三者的任何组合。然而,他们可能不知道圆柱体是如何安装的,以及它移动的载荷是什么。如果您的负载旋转,例如使用夹角安装,您可能需要进一步降低气缸的转速,因为旋转安装提供了不对中和屈曲的机会。如果你不确定,问专业人士。

4.不使用当前流体动力符号。我看过足够多的原理图,知道图纸上交叉线和连接线(连接线)之间的区别,但你不能假设车间里的年轻技术人员会知道,特别是如果他是最终用户的话。这里有个提示:如果你的交叉线是拱形的,你就做错了。检查最新的ANSI或ISO标准,你会发现交叉的线只是交叉,没有戏剧性。如果有一个结点,就有一个圆形黑结点。过去的拱形交叉线很危险地接近于灵活装配的当前表现形式。

即使你不关心连接的外观,也要获得最新的标准并使用它们。你不希望你的图纸看起来过时,就像使用老的伺服阀符号一样。严重吗?这是怎么回事?

3.不使用巨大的资源流体动力世界.足够的说。

2.使用旧技术,因为你喜欢它。嘿,别误会,两级泵在50年前是一个伟大的想法,但为什么要满足于两个流量点,当你可以有无限个流量点使用马力限制泵?马力(或扭矩)限制泵被设置成这样,它将始终提供最大流量,与压力成反比,以限制功率在预定水平。如果系统压力翻倍,流量就会下降一半。我希望你们听说过这个系统,因为它本身就是一个老技术。但是等等,还有更多....

液压泵游戏中的每一个大玩家现在都在制造电子“压力补偿”泵。机械压力补偿泵使用先导压力信号控制泵排量,增加和减少相对于系统压力。现在,通过控制原动机的速度,可以控制压力传感器网络中的电子控制泵提供所需的流量。伺服或vfd控制的电机改变泵的速度,以满足流量需求加上泄漏流量。

变速泵驱动系统非常先进,它可以在完全没有控制阀的情况下控制一个气缸,甚至在泵只转动以补偿泄漏的情况下保持负载不变。但你已经知道这些了,不是吗?因为你不会犯愚蠢的第三个错误,对吗?

1.想着“心流让它前进。”我被教导流动使它流动而压力是阻力。我想说这是一个新手的愚蠢错误,但即使是经验丰富的工程师仍然会感到困惑。液压是一种力传递系统,而不是任意移动流体的工具。推动一柱流体和推动一根钢棒没有什么不同,除了液体比固体更可压缩一点。

这种误解是如此之多,我自己创造了科斯福德定律,它说的是:压力使它前进。流量是你产生压力的速率。压力是流动产生的原因。如果压力来自于阻力,那么流体就会反流向泵。能量只能从一个具有较高潜力的区域移动到较低潜力的区域,而不能反向移动。和愚蠢的错误8一样,这是水力学中需要理解的最重要的概念。

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